Твердосплавные полоски с острыми краями являются незаменимым материалом для резки, обработки и других промышленных применений, требующих высокопрочных лезвий и кромок. В этой статье представлен полный обзор свойств твердосплавных полос, их производства, марок, размеров, применения, плюсов/минусов и поставщиков.
Что такое твердосплавные полоски?
Твердосплавные полосы - это длинные тонкие куски чрезвычайно твердого металлического композита, содержащего карбид вольфрама. Они характеризуются превосходной твердостью, прочностью и износостойкостью, что делает их идеальными для применения в качестве режущего инструмента с острыми кромками и лезвий.
Основные свойства твердосплавных полос
| Недвижимость | Описание |
|---|---|
| Твердость | Исключительно высокая твердость 80-90 HRA, близкая к алмазной |
| Прочность | Очень прочный и жесткий, устойчив к растрескиванию и сколам |
| Жесткость | Ударопрочность благодаря кобальтовому связующему |
| Износостойкость | Высокая устойчивость к абразивному/клеевому износу |
| Коррозионная стойкость | Химически инертен, противостоит коррозии |
| Термическое сопротивление | Выдерживает высокие температуры |
Основными факторами, влияющими на свойства твердосплавной ленты, являются:
- Размер зерна - Ультратонкие порошки улучшают твердость и прочность
- Переплеты - Кобальтовое связующее обеспечивает легкую формуемость и повышает прочность
- Легирование - Такие элементы, как Ti, Ta, улучшают определенные свойства
- Производственный процесс - Контролирует микроструктуру и минимизирует дефекты
Правильный контроль этих параметров позволяет подбирать полоски для конкретных задач резки.
Производство твердосплавных полос
Твердосплавные полосы изготавливаются методом порошковой металлургии с последующей термообработкой:
- Смешивание зерен ультратонкого карбида с кобальтовой связкой
- Компактирование в заготовки для зеленой ленты
- Спекание полос при температуре 1400oC для сплавления частиц
- Прокатка или волочение до конечного размера полосы
- Правка, шлифовка кромок и термообработка
- Близкие допуски размеров и прецизионная шлифовка кромок
Для повышения прочности и оптимизации свойств используются передовые методы: распылительная сушка, депарафинизация, вакуумное спекание и электроэрозионная резка. Строгий контроль процесса сводит к минимуму отклонения между полосами.
Степени твердосплавных полос
Твердосплавные полосы выпускаются в различных стандартных составах или сортах для конкретных применений:
Степени твердосплавных полос
| Класс | Описание | Ключевые приложения |
|---|---|---|
| C1/C2 | Прямой карбид вольфрама (WC) | Резка общего назначения, формовка |
| C3/C4 | Унитаз с ингибиторами роста зерна | Прецизионные режущие инструменты |
| C5/C6 | Сплавы WC-TiC-TaC/NbC | Высокоскоростная обработка |
| C7/C8 | Сплавы WC-TiC-TaC-Co | Сложная обработка сплавов, композитов |
| C9/C10 | Сверхмелкие зерна WC | Бритвенные лезвия, хирургические инструменты |
| C11/C12 | Армированные керамикой планки | Высокая температурная стабильность |
Продолжают появляться более сложные марки для специализированного резания. Основными критериями для выбора подходящих марок являются требования к применению, свойства заготовки, скорость резания и стоимость.
Твердосплавные полоски с острым краем Размеры
Твердосплавные полосы производятся стандартной ширины и толщины в соответствии с допусками ISO/ANSI B74.12:
Размеры твердосплавных полос
| Диапазон ширины | Диапазон толщины |
|---|---|
| 1/32″ - 1"+ | 0.001" - 0.125"+ |
Типичные размеры включают:
- Полоски толщиной 0,008 дюйма и шириной 1/2 дюйма
- Полоски толщиной 0,02″ и шириной 1″
- Полоски толщиной 1 мм и шириной 10 мм
Также доступны более тонкие полосы до 0,001" и узкие сечения, например 0,1" x 0,1". По запросу могут быть изготовлены твердосплавные полоски нестандартных размеров.
Преимущества твердосплавных полос
Твердосплавные полосы имеют явные преимущества перед другими режущими материалами:
Преимущества твердосплавных полос
| Параметр | Преимущество |
|---|---|
| Твердость | В 4 раза тверже инструментальной стали, что обеспечивает более острые края |
| Износостойкость | Значительно меньшая интенсивность износа, 5-10-кратный срок службы инструмента |
| Химическая инертность | Не реагирует на обрабатываемые материалы, в отличие от быстрорежущей стали или керамики |
| Термическое сопротивление | Сохраняет твердость при высоких температурах |
| Изготавливаемость | Позволяет выполнять более тонкие допуски и сложные геометрические формы |
| Последовательность | Предсказуемые свойства благодаря строгому контролю процесса |
| Эффективность затрат | Несмотря на рост цен, снижение общих операционных затрат |
Чрезвычайная твердость позволяет создавать более острые и прочные режущие кромки, что приводит к гладким и точным резам, увеличению срока службы инструмента и снижению частоты его замены.
Ограничения твердосплавных полос
Твердосплавные полоски имеют некоторые ограничения, о которых следует знать пользователям:
Недостатки твердосплавных полос
| Ограничение | Описание |
|---|---|
| Хрупкость | Восприимчивость к растрескиванию от ударных нагрузок |
| Химическая реактивность | Реагирует с чрезвычайно агрессивными жидкостями |
| Высокое давление | Требуется оборудование для формовки под очень высоким давлением |
| Первоначальные затраты | Дороже, чем сплавы из углеродистой стали |
| Инвентаризация | Более широкий ассортимент марок и размеров на складе |
| Возможность вторичной переработки | Восстановление использованных полос является сложной задачей |
Несмотря на то, что повышенная твердость обеспечивает лучшую режущую способность, она также приводит к растрескиванию твердосплавных полос при резких ударах. Кроме того, они плохо работают в сильнокислых/щелочных растворах. Зависимость от кобальта ограничивает производительность при температурах выше 1000°C.
Технические характеристики твердосплавных полос
Твердосплавные полосы имеют точные технические характеристики, определенные международными организациями по стандартизации:
Стандарты твердосплавных полос
| Организация | Стандарт |
|---|---|
| ISO | ISO 513:2012 Классификация и применение твердых режущих материалов |
| ANSI | ANSI B74.12-2009 Твердосплавные заготовки для инструментов и штампов |
| ASTM | F2094-18 Стандартная спецификация для тяжелых порошков WC |
| MIL | MIL-T-13326 Заготовки для инструментов из карбида вольфрама |
В них полосы классифицируются по свойствам, составу, размеру зерна, геометрии, допускам на размеры, маркировке, проверке качества, процедурам испытаний и способам упаковки для облегчения идентификации и отслеживания.
Пользователи должны выбирать полосы в соответствии с требуемой твердостью, пределом прочности при поперечном разрыве, стандартами контроля магнитных частиц, пороговыми значениями шероховатости поверхности, процентным содержанием кобальта, микроструктурой и другими параметрами, указанными в этих спецификациях.
Сравнение твердосплавных полос
Марки твердосплавных полос значительно отличаются по стоимости, производительности и области применения.
Сравнение классов
| Параметр | C2 Прямой класс | C6 10% TiC легированный | C8 25% TiC/TaC/WC |
|---|---|---|---|
| Твердость | 86 HRA | 88 HRA | 89 HRA |
| Прочность при поперечном разрыве | 350 кси | 450 кси | 600 кси |
| Максимальная температура | 1000°C | 1100°C | 1150°C |
| Ключевые приложения | Общее назначение | Быстрорежущая сталь, сплавы | Никелевые сплавы, композиты |
| Относительная цена | 1X | 1.4X | 1.8X |
Более сложные составы стоят дороже, но позволяют резать более твердые материалы при более высоких скоростях и температурах. Поэтому при выборе самой простой марки для удовлетворения требований необходимо соблюдать баланс между производительностью и стоимостью.
Поставщики твердосплавных полос
Специализированные производители по всему миру выпускают заготовки твердосплавных полос и готовые режущие инструменты:
Крупнейшие компании по производству твердосплавных полос
| Компания | Расположение | Доступные оценки |
|---|---|---|
| Kennametal | США | C1 - C12, пользовательский |
| Mitsubishi Materials | Япония | C2 - C8 |
| Ceratizit | Люксембург | C1 - C12, Нанограды |
| Sandvik | Швеция | C2 - C6 Титановые сплавы |
| Китай Вольфрам | Китай | C2 - C4 Эконом класс |
Среди других источников - Kyocera, ZZM Carbide, Zhuzhou Jinggong и TaeguTec. Большинство производителей предлагают OEM-услуги по разработке и изготовлению твердосплавных режущих инструментов для конкретного применения с использованием подложек из твердосплавных полос собственного производства.
Средние цены на полосу твердого сплава
| Класс | Полоса толщиной 0,020″ x 0,5″ шириной |
|---|---|
| Общее назначение C2 | $8-12 за штуку |
| Финишная резка C4 | $15-20 за штуку |
| Быстрорежущая сталь C6 | $25-35 за штуку |
Цены варьируются в зависимости от объема, размеров, технологии изготовления и экономических факторов. Цены на сплавы с дополнительными TiC или керамическими армирующими элементами выше на 50%.
Вопросы и ответы
В: Как часто требуется замена твердосплавных полос?
О: Благодаря исключительной износостойкости твердосплавные полоски служат в 5-10 раз дольше, чем кромки из инструментальной стали, прежде чем потребуют замены. Кромки из быстрорежущей стали могут потребовать замены через 1-2 часа, в то время как твердосплавные могут работать 15-20 часов.
В: Можно ли перерабатывать использованные твердосплавные полосы?
О: Восстановление использованных твердосплавных полос сопряжено с определенными трудностями, поскольку кобальтовое связующее ограничивает высокотемпературную обработку. Специализированные компании используют химические процессы для извлечения вольфрама, но это дорого из-за низкой степени извлечения и сложных требований к утилизации отходов.
Вопрос: Какой толщины могут быть твердосплавные полосы?
О: Заготовки твердосплавных полос толщиной до 2 дюймов производятся методами порошковой металлургии с последующей прокаткой/вытяжкой для уменьшения толщины. Максимальная толщина зависит от мощности пресса для прессования порошковых прекурсоров. Более тонкие полосы позволяют изготавливать сложные наконечники и кромки.
Вопрос: В каких отраслях промышленности используются режущие инструменты из твердосплавной ленты?
О: Помимо обработки металлов, твердосплавные инструменты режут стекло, керамику, дерево, композиты, кремний, ткани, пластики и даже продукты питания. К основным отраслям промышленности, где используются такие инструменты, относятся автомобилестроение, аэрокосмическая промышленность, производство пресс-форм, потребительских товаров, электроники, строительство, производство бумаги, медицинских приборов, текстиля и пищевая промышленность.
В: Почему стоит выбрать твердый сплав, а не быстрорежущую сталь?
О: Твердосплавные полоски обладают исключительной твердостью, обеспечивающей более острые и гладкие резы, и в 4-5 раз более длительным сроком службы по сравнению с быстрорежущей сталью, прежде чем потребуется повторная шлифовка или замена. Несмотря на более высокие первоначальные затраты, твердосплавные полосы обеспечивают самые низкие общие эксплуатационные расходы и более высокую производительность.
Заключение
Обладая исключительной твердостью и износостойкостью, твердосплавные полоски создают острые и прочные режущие кромки, идеально подходящие для обработки, продольной резки, обрезки, нарезки и других сложных задач. Они значительно увеличивают срок службы и производительность по сравнению со стальными кромками. Ведущие мировые производители предлагают твердосплавные полосы стандартных марок и размеров. Выбрав оптимальный состав, размеры и допуски в зависимости от свойств обрабатываемого материала и производственных требований, пользователи могут реализовать надежные и экономически эффективные решения для резки.
